Георгий Рузавин - Методология научного познания [Учебное пособие для вузов]

В ходе исследования часто возникает также необходимость построения разнообразных моделей изучаемых процессов, начиная от вещественных и заканчивая концептуальными и математическими моделями. Такие модели опираются на аналогии свойств и отношений между оригиналом и моделью. Изучив взаимосвязи, существующие между величинами, описывающими модель, их затем переносят на оригинал и таким образом делают правдоподобное заключение об особенностях поведения последнего.

В концептуальных моделях отображаются логические связи между элементами моделируемых систем, а в математических моделях исследованию подвергаются системы уравнений, описывающие такие системы. Изменяя параметры этих уравнений, можно получить различные варианты моделей, вычислить их результаты на компьютере и сравнить с данными натурных экспериментов. Такой вычислительный, или машинный, эксперимент в последние годы стал применяться для решения многих научных, народно-хозяйственных, экологических и других проблем.

Более простыми и привычными в процессе формирования теории являются мысленные модели, когда удачный образ помогает представить особенности чувственно не воспринимаемых свойств и механизмов явлений. Прежде чем построить модель, сначала тщательно анализируется вся доступная информация, затем выдвигается определенная гипотеза о структуре исследуемого объекта и только потом подыскивается подходящий мысленный образ или модель. В ходе дальнейшего исследования в эту модель могут вноситься дополнения и уточнения, вызванные получением новой эмпирической информации.

Например, когда физики начали изучать испускание и поглощение света атомами, то в качестве мысленной модели они приняли модель Дж. Дж. Томсона, согласно которой положительно заряженные частицы равномерно распределены по всему объему атома, а электроны вкраплены в него, подобно изюму в пудинге. Однако эксперименты с α-частицами показывали, что некоторые из них проходят свободно через атомы, а другие, ближе к центру, резко отклоняются от первоначального направления. Это заставило ученых отказаться от первоначальной модели и принять модель Э. Резерфорда, в которой атом уподобляется миниатюрной Солнечной системе, где в центре расположено положительное заряженное ядро, а вокруг него вращаются электроны. Но и эту модель пришлось модифицировать, так как согласно принципам электромагнетизма вращающиеся вокруг ядра электроны должны были бы упасть на ядро. Ничего подобного в реальности не наблюдается, поскольку в нормальных условиях атомы являются весьма устойчивыми образованиями, и требуются огромные силы, чтобы разрушить их. Чтобы устранить противоречие между моделью и реальным опытом, Н. Бору пришлось постулировать, что и вращаясь по стационарным орбитам, электроны не излучают энергии. Такое излучение происходит только тогда, когда электроны переходят с одной стационарной орбиты на другую. В дальнейшем и эта модель подверглась пересмотру и уточнению.

Приведенный пример из истории развития физики ясно показывает, какую эвристическую роль играют концептуальные модели в научном познании, как они изменяются и совершенствуются под влиянием новых экспериментальных фактов.

Завершая эту главу, кратко остановимся на рассмотрении тех функций, которые теория должна осуществить в процессе научного познания и применения на практике. Более подробно о познавательных функциях теории речь пойдет в последующих главах.

Каждая наука призвана осуществить три основные функции.

1. Теория должна анализировать, классифицировать и систематизировать многочисленные факты и фрагменты научных знаний. В этих целях она приводит разрозненные и изолированные факты и знания в логическую взаимосвязь, а главное — стремится вывести их по дедуктивным правилам из общих посылок, которыми служат аксиомы, основные эмпирические и теоретические законы науки. Идеальным для построения теорий и систематизации знаний в математике и точных науках является, как известно, аксиоматический метод, который впервые был использован древнегреческим математиком Евклидом для систематического построения элементарной геометрии. Согласно этому методу, все знание, содержащееся в теории, должно быть выведено чисто логически из небольшого числа исходных посылок, которые называются аксиомами или постулатами теории. Все остальные утверждения, называемые теоремами, должны быть доказаны, т. е. логически выведены из аксиом. Сами же аксиомы принимаются без доказательства.

Очевидно, что такой идеал никогда не может быть достигнут в теориях, которые опираются на наблюдения, эксперименты и эмпирические факты. Новые наблюдения и опыт, а также практика предоставляют ученым новые факты, которые вынуждают их пересматривать прежние обобщения, законы и принципы. Тем не менее само стремление к такому идеалу заставляет искать логическую связь между различными по своей общности суждениями теории, в результате чего основное содержание теории оказывается можно вывести из минимального числа аксиом, основных законов и принципов теории. Установление логической взаимосвязи между разными фактами, их обобщениями и законами придает теории системный характер. Другими словами, именно в рамках законченной теории достигается целостное, единое, системное представление об изучаемой области науки.

2. Теория с ее понятиями и законами служит для истолкования, объяснения и понимания конкретных фактов действительности. Подобно тому, как дом строится из кирпичей, так и наука возникает из фактов. Но так же как груда кирпичей не представляет здания, так и наука не является простым набором разнообразных фактов. Факты необходимо осмыслить и истолковать с помощью теории. В свое время справедливо было замечено, что факты заставляют говорить с помощью мысли. Для этого нет ничего лучшего, чем теория.

Но что означает объяснить тот или иной факт? Как достигается такое объяснение? Эти вопросы мы подробно рассмотрим в главе 8. Здесь же отметим, что объяснение представляет собой дедуктивный вывод факта из закона, теории или, в крайнем случае, из эмпирического обобщения. Иначе говоря, чтобы объяснить факт, надо подвести его под некоторую общую посылку, из которой он выводится как логическое следствие. Ясно, что убедительность объяснения будет зависеть от характера посылок.

3. Теория помогает предсказывать новые результаты и тем самым прогнозирует будущее развитие событий. Эта ее функция является наиболее ценной с практической и научной точки зрения. Если бы теория ограничивалась простым описанием и объяснением уже известных фактов, то она мало чем могла бы помочь при принятии конкретных практических решений. Теоретическое знание превращается в реальную силу тогда, когда дает возможность предвидеть будущее. Теории, опирающиеся на законы, позволяющие выразить связи между явлениями в точной количественной форме, дают более надежные предсказания, чем дескриптивные, описательные, теории.